地方高校“环境监测实验”教学改革与应用能力培养实践探究＊

江锦花

（台州学院 生命科学学院， 浙江 台州 318000）

0 引言

地方高校是指隶属各省、自治区、直辖市、港澳特区，大多数由地方行政部门划拨经费的普通高等学校，其最大特点是地方性。地方高校在基础理论和科研能力等方面的人才培养目标与国内外一流高等院校具有较大的差异性，因此，很多地方高校往往将学校的人才培养目标定位在服务地方经济和服务社会发展上［1］。地方高校人才培养的主要目标是立足地方、依托地方、服务地方，为地方的经济社会发展提供有力的人才保障［2］。地方高校需要应用型人才培养，应用型人才是介于学术型人才和技能型人才之间的一种复合型人才，地方高校在为地方生产、管理一线培养高级专门的应用型人才的同时，也能利用自身的学科优势，面向企业和政府机关开展应用性研究，致力于科技创新、决策咨询和文化服务［3］。因此，地方性和应用性是地方高校人才培养相互依存、不可分割的二个方面。然而，目前地方高校对于应用型人才培养定位是地方性和应用性，但实际上教学模式仍然与传统教学类似，枯燥的理论讲授，演示性实验教学加上学术型毕业论文，仅仅加大了实验实践学时的比重，教学方法和教学模式没有根本性的变化，特别是实验教学过程中，教师往往实验过程交待得非常详细，学生只需按事先教师设计好的要求去操作，不用查阅文献资料和深入思考，更不会与实际应用结合并进行应用性和创新性思维［4］。因此，传统教育的后果是，学生理论课程效率低下，实验课程积极性不高，教学结果是学生动手能力差，不适应当前社会对人才的需求，也严重脱离了地方高校应用型人才培养的办学定位。例如，环境工程专业核心课程“环境监测实验”，传统的教学方式是理论课采用教师讲授方式；实验教学中，教师将实验过程交待得非常详细后学生才能做实验，学生只需按事先设计好的要求去操作，不用查资料和深入思考，更不会进行创新思维。因此，整个社会从计划到市场、精英到大众、封闭到开放、单一到多元的转变，都在倒逼着地方高校改革的进程，工程专业核心课程的改革成功与否，决定着地方性应用性高校能否真正为地方服务的办学理念。

实践教学是学生应用能力培养的主要途径之一［5］。实践环节主要包括实验课程、学生科研、专业实习和毕业实习等四个方面。其中实验课程和学生科研活动，能让学生充分利用学校资源优势和课余时间，将理论和实验有机的结合起来，有利于锻炼学生的实践动手能力。实验课程教学环节在实践能力培养中起到重要的作用，实验课程中碰到的许多新情况、新问题，是理论课程不能讲解到的，因此，我们应首先利用实验课程对学生进行详细指导，让学生将所学知识与实际动手能力有机结合起来，能使理论知识得到充分的理解和深化，起到事半功倍的学习效果，高校实验课程能为学生提供一个发挥个人潜能的广阔空间，在实验过程中，学生的应用性和创造性思维得到初步实践。然而，常规的学生实验教学往往不能充分提高学生的应用能力，如何培养具有创新精神和创新能力的高素质人才，充分利用实验室资源，将开放实验室管理由教师管理为主变为以学生管理为主，积极发挥学生的主观能动性，学生科研是培养学生创新能力和应用能力的重要环节［6］。

本文将以地方性高校“环境监测实验”课程为例，针对现有环境监测实验教学与地方性应用性人才培养方面存在的问题，进行环境监测实验课程教学改革，一方面，充分重视学生基础实验技能的培养；另一方面，在扎实实验基础知识及能力的基础上，充分发挥学生的创新积极性，有效推动地方高科技人才的培养，有效提高地方高校大学生就业创业的机会。

1 重视地方高校“环境监测理论课程”教学，培养学生实践应用能力

环境监测课程涉及到化学、物理、生物等方面的知识，涉及面广、专业性和实用性强，与前置课程无机及分析化学、仪器分析等课程密切相关。环境监测理论课程内容包括水质监测、空气和气体污染源监测、土壤污染监测、生物污染监测、固体废物监测等，对于同种污染物，在不同介质中其监测方法也有区别。调整理论教学内容，使之与培养适应地方经济发展的高层次应用型人才相一致，对于环境监测理论教学来说，使学生不仅掌握基础理论知识，也要求学生将理论知识与生产实际紧密联系起来，将理论知识深化应用到实际中去。

环境监测是环境工程专业学生的一门专业基础课程，如何引导学生养成一个良好的专业课程的学习方法，对后续专业课程的学习起到关键作用。例如，对具体污染项目监测方法，教师先讲授该污染物在一种介质中的监测方法，再让学生通过查阅文献等方法，以课题的形式分小组进行讨论讲解。这样，既培养了学生对本课程的学习方法和学习能力，掌握环境监测领域的基本知识，又融合了各相关学科领域的最新科研成果，为后续课程的学习提供了课堂学习和自行查阅相关文献资料的基础。

2 改革实验教学内容，培养学生应用能力

2.1 加强跨学科教学资源的整合，调整地方高校环境监测实验教材内容

针对目前高校环境监测实验教材存在的下列问题：大部分实验内容为综合性实验；没有常规项目或常用仪器的操作方法；教材没有配仿真实验课件；等。调整教材内容，需要编制新的环境监测实验教材，使实验内容与理论教材及学生应用能力培养目标相一致。实验教材的编制原则是：抓基础、重应用、促创新。特别是将实验教学和计算机软件教学资源的跨学科整合，以附录的方式增加常规且必知的实验操作方法，结合仿真实验课件，减少实验过程的盲目性，使实验教材适合于地方高校实验教学和学生应用能力培养的需要。

2.2 落实课堂教学内容，强调学生实验操作的规范性，重视教师实验演示效果

实验演示是环境监测实验课程中的重要环节，实验演示能充分发挥教师的指导引领作用，对学生掌握实验技能的规范性、准确性，具有重要意义。当学生接触新的实验内容时，有了教师的详细演示实验，学生才能规范、正确地开展实验操作步骤的练习，可少走很多没必要走的弯路，老师的实验演示对学生操作技能的正确性和严谨性培养非常重要。对于环境监测实验课程而言，实验演示的内容主要内容包括：（1）常规玻璃仪器的操作演示如移液管、酸碱滴定管、分液漏斗、容量瓶等的正确使用方法等，这些仪器的演示主要让学生掌握规范的操作方法，将实验的规范性和美学效果融于一体；（2）常规环保仪器的使用如分析天平、紫外-可见分光光度计、酸度计、电导仪、浊度仪、pH计、COD消解仪、大气采样器、分光光度计、微波消解仪等的使用方法，让学生反复练习直到熟练掌握，其目的让学生通过对仪器的使用，掌握所需仪器的原理和结构，掌握仪器使用的全部流程，特别是让学生学会仪器说明书的正确使用，因为仪器的更新换代非常迅速，只有掌握了仪器的结构原理和说明书的使用，才能适应各种不同类型及不同型号仪器的正确使用，也为今后从事环保仪器设备生产等相关行业奠定基础；（3）具体实验项目中关键步骤的演示，如溶解氧测定项目中，演示溶解氧瓶的正确使用方法，强调水样采集过程中，不能让水样曝气或将气泡残留在溶解氧瓶中，加入硫酸锰溶液时，应将移液管插入液面下；再如生化需氧量BOD5的测定过程中，强调稀释水的作用和配制方法，并且在使用前要按顺序加入磷酸盐缓冲液、硫酸镁溶液、氯化钙溶液、三氯化铁溶液，顺序错误则可能导致沉淀产生，稀释水不能被使用［7］。

实验演示过程中，教师边讲解边演示，强调学生将实验操作的规范性、实验过程的舒适性、观众的美观效果三者有机的结合起来，同时强调合理安排时间的重要性，让学生学会如何合理安排实验的整个过程，保证能在最短的时间内，保质完成全部实验项目内容，教会学生合理安排时间，在最短的时间内，做出最准确的结果，并利用实验间隙进行基本操作的训练。。如有条件将本节实验课的全部内容以视频的方式向学生展示，并将视内容放在网上，便于学生实验过程及课后观看纠错。实践证明，这样不但有助于吸引学生的听课注意力，开阔了学生的视野，增强了实验动手能力，更重要的是极大培养了学生的科研兴趣与积极性。

2.3 充分利用实验教学课程的学生主导作用，灵活运用“翻转课堂”的新兴教学模式

“翻转课堂”作为一种新兴的教学模式，将课堂教学以教师讲授为中心变为以学生主动学习为中心，同时借助信息技术的支持，实现知识传授和知识内化过程，使学生成为学习过程的主体，同时也不排斥教师的课堂引领作用［8，9］。因此，“翻转课堂”的作用：一是充分发挥教师的技术优势，进一步提高教师在课堂教学中的引领作用；二是改变学生的被动性学习为主动性学习；三是充分发挥学校的科研优势，培养学生的自主创新能力。在实验过程中，培养学生集实验过程的美学、规范、准确于一体，让学生享受实验的乐趣与成就感［8］。

2.3.1 强化基础性实验，提炼核心，循序安排，逐项落实

“环境监测实验”是高等院校环境工程专业、环境科学专业、给水排水专业的主干必修专业课，是“环境监测”理论课程的实践深化课程。要求学生掌握环境监测的基本概念、基本理论和主要污染物指标的监测方法、监测结果的计算和统计方法；对布点、采样、监测技能等方面得到基本训练，为污染调查、环境质量评价、污染治理的效益评价奠定基础。基础性实验项目的设置是为了培养学生的基本实验操作技能，实现学生实验规范性操作的重要基础。基础性操作只有融入基础实验中，才能真正培养学生的实践应用能力。

地方高校学生实验基本技能基础可能相薄弱，实验技能培养需要循序安排，逐项落实，不能急于求成。在先修课程中，虽然开设了无机及分析化学实验、仪器分析实验，但实验训练时间不足，实验室常规操作如玻璃仪器的清洗，容量瓶、移液管、滴定管的使用，分析天平的使用，标准溶液的配制等，需要学生有足够的时间进行训练培养。还有一些环境监测实验涉及到的许多专门的环保仪器设备，如大气采样器，浊度仪、离子色谱仪等，是前置基础化学实验所没有或不常用的，因此，环境监测实验过程中，增加学生基本实验操和基本技能训练很重要，例如要求学生正确使用天平、移液管、容量瓶和滴定管等常规仪器，确保后续环境监测实验的顺利进行［10］。每次实验课安排一个新的知识点，锻炼强化一种技能，教师先让学生明确本节课程需解决的关键技术内容，教师规范学生的每个实验细节，接着强化学生的某一技术练习，鼓励学生进行课外练习，包括学生科研和学生开放实验等，下一节课讲授新内容前，先以单人或小组的形式，对上一节课的实验技能内容进行考核，通过教师、学生参与打分的形式，直接判断学生的掌握能力，并将分数记录为平时成绩。

2.3.2 增加综合性和设计性实验，将实验内容与科研应用有机结合

综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或相关课程知识的实验，其目的是培养学生解决问题的系统思维能力和综合动手能力，也可将把成熟的或具有创新性或应用性的科研成果转化为综合实验教学项目，是提高学生科研兴趣，培养创新型人才的重要途径［11］。例如，废水中溶解氧、生化需氧量、化学需氧量等项目的测定，我们均以实际地表水或工厂废水为研究对象，要求学生严格按照国家水质标准测定方法在规定的课时内完成实际水质的综合测定。通过综合实验项目，使学生在掌握基本原理与操作的同时，提高了实验与科研兴趣，并对水质污染有了全面的认识［12］。综合性实验的实施，不但能在巩固理论知识的基础上提高学生的专业综合素质，还能开发学生的创新思维能力，是培养应用型创新人才的良好平台［13］。

设立设计性实验，教师先提供可选择的实验项目，由学生自己选题，然后根据题目要求，学生通过查阅文献资料，综合组织实验可行性方案，上交实验教师修改，实验教师分析学生的实验方案，结合实验室条件，提出相应修改意见，学生经反复修改后，交实验员准备实验试剂，再由学生进行实验项目全过程操作。设计性实验是建立在具有较熟练基础性和综合性实验基础上的专业技能。如茶叶中F-含量的测定、土壤中铜或锌的测定以及生物样品中多氯联苯的测定等，是学生基本技能和综合技能的应用和深化，是应用型和创新型能力培养必不可少的实验环节。

2.3.3 设立环境监测大实验，提高学生综合应用能力

环境工程的专业课程如环境监测、环境质量评价、环境影响评价、环境污染治理等，必须建立在具有良好环境监测实验能力的基础上，也是学生整合各学科知识，进行实践应用能力培养的重要平台，所以，在大四上半学期，专门开设环境监测大实验课程，旨在构建大学生科技创新能力的培养，强调地方高校“地方性、应用性、综合性、高教性”的大众化教育办学理念，有效推动地方高科技人才的培养，能有效提高地方高校大学生就业创业的机会。

2.3.4 建立良好的实验课教学管理考核体制

建立完整的实验教学规范，培养学生基础操作的规范性，将美学融入到实验基础操作中；强调实验结果的准确性，实验结果是整个实验过程的灵魂，贯穿整个实验的始终，要求学生树立责任意识，对自己的实验结果负责；加强实验过程的安全性，树立零事故实验教学目标；注重实验完成的高效性，在规定的时间内准确、优美地实验内容。

3 设置开放性实验，开拓思维视野，培养学生创新能力

常规的学生实验教学往往不能充分提高学生的应用能力，为此，许多高校进行实验室开放教学改革，主要有基本技能开放实验，以学生创新项目为依托，不仅可以充分调动学生的科研积极，也是培养学生实践应用能力的重要途径。环境工程专业的创新性实验以环境监测实验为依托，综合各学科的实验课程，环境监测综合实验的内容涵盖了水、气、固、生物、噪声等实验项目，在各学科单独的综合性设计性实验基础上，将各学科的实验知识有机结合起来，突出专业的综合性、应用性、实践性和创新性的结合，充分利用学生科研平台，使学生将专业知识深化和拓展，为学生进入社会打下良好的基础。学校以导师制为引导，大一新生从进校开始，就有专门的专业教师担任其指导老师，从生活、学习、科研等各方面进行专门的指导，学生能以科研项目为依托，学生科研项目包括国家大学生创新计划、浙江省新苗人才计划、台州学院校级项目、生命科学学院院级校目、教师科研平台等，学生可根据自己的兴趣和特长有选择地申请各类项目，从项目的选题到实验环节的设计，再到实验过程的操作、实验时间的安排等，完全依据学生的兴趣和特长来安排，因此，学生有明确的实验目的性，会用最大的热情投入到整个实验过程中去，使学生的积极性、创造力和想象力得到最大限度的发挥［14］。在此基础上，学生可申请学院开放实验室的使用，学院根据学生对项目的完成情况，设立各种激励机制，充分发挥了学生的科研创新积极性，我校开放型实验室平台的建立，为培养学生的创新能力和应用能力提供重要的实验保障，为创新型人才和应用型人才的培养提供良好的科研平台。在实验过程中，指导老师和学生共同探索和解决实验中碰到的各种问题，并及时进行分析纠正，通过实验，学生的实验技能及分析解决问题的能力不断提高。学生完成开放性实验内容后，通过撰写研究报告，形成学术论文，经指导老师的指导并修改后，就能完成项目的全过程分析，形成一个完整的科研过程，为应用型人才的培养打下坚实的基础。

4 以教师科研为媒介，构建大学生科技创新的产学研结合的校企合作平台

通过教师科研的横向合作关系，研究建立地方高校大学生科技创新产学研的校企合作平台，利用地方高校的地方性优势，强调地方高校“地方性、应用性、综合性、高教性”的大众化教育办学理念，有效推动地方高科技人才的培养，能有效提高地方高校大学生就业创业的机会。

5 结束语

5.1 教师引领，重抓基础

当学生接触新知识时，有了教师详细的讲授，学生有正确的目标，可少走很多没必要走的弯路，教师的引领对学生操作技能的正确性和严谨性培养至关重要。充分理解深化并依托“翻转课堂”的新型教学模式，将课堂以教师为中心变为以学生为中心，而并不是让学生盲目地摸石子过河。

5.2 温故知新，重在落实

每一个实验，特别是综合性实验，技术要点很多，让学生在短短的一次实验中掌握全部内容会非常困难，也不可能实现。但不同实验，有许多技术要点是相同的，所以我们得将所有实验的技术要点分类，提取核心技术，在每个实验中落实其中的一个技术要点，每次实验的新技术内容最好不要超过30分钟，并让学生反复练习，直到熟练为止。

5.3 充分发挥互联网的作用

将整个实验制作成视频，便于学生不断反复观看，允许学生范错，允许学生纠正错误，但我们得为学生提供正确操作的依据及参照物。